Архитектура ЭВМ.

Структура, предложенная в 1946 году Дж. Фон Нейманом, основана на принципе хранимой программы, согласно которому программа кодируется и хранится в памяти ЭВМ так же, как и другая информация.

ЭВМ содержит следующие основные устройства:

- АЛУ - арифметико-логическое устройство;

- ОЗУ – оперативное запоминающее устройство;

- ВЗУ – внешнее запоминающее устройство;

- УУ - устройство управления;

- устройства ввода данных в машину и вывода из нее результатов расчетов;

- пульт ручного управления.

АЛУ производит арифметические и логические преобразования над поступающими машинными словами- операндами (числа и коды операций.(сложение,вычит ,модуль,сдвиг влево и вправо))

Память хранит информацию, передаваемую из других устройств.Память состоит из 2 частей: быстродействующей основной или оперативной (внутренней) памяти (ОЗУ, ОП) и относительно медленно действующей, но способной хранить значительно больший объем информации, внешней памяти (ВЗУ, ВП).Оперативная память содержит ряд ячеек, каждая из которых служит для хранения машинного слова. Ячейки нумеруются по порядку, номер ячейки называется адресом.

УУ - автоматически управляет вычислительным процессом, осуществляет выборку команд и операндов из ОП, расшифровывает коды операций, передает операнды в АЛУ , помещает полученный результат в ОП.

Устройство ввода осуществляет ввод в ЭВМ (в ОП) программы и исходных данных с машинных носителей информации (перфолент, перфокарт, магнитных лент, дисков или непосредственно с клавиатуры).

Устройство вывода служит для выдачи из машины результатов расчета путем распечатывания на бумаге, пробивок на перфолентах и перфокартах или отображения на экранах дисплея.

Пульт управления. С его помощью оператор запускает и останавливает машину и при необходимости может вмешаться в процесс решения задачи.

Принципы организации арифметико-логических устройств. Классификация АЛУ. Особенности АЛУ для выполнения разных типов операций над разными типами операндов. Особенности АЛУ микропроцессоров.

Арифметическо-логические устройства(АЛУ)-служат для выполнения арифметических и логических преобразований слов, называемых в этом случае операндами.Применяемые в АЛУ операции можно разделить на группы:

-операции двоичной арифметики для чисел с фиксированной точкой,-

-операции двоичной (или шестнадцатеричной) арифметики с плавающей точкой;

-операции десятичной арифметики;

-операции индексной арифметики (при модификации адресов)

-операции специальной арифметики;

-операции над логическими кодами (логические операции);

-операции рации над алфавитно-цифровыми полями.

По способу действия над операндами АЛУ делятся на последовательные и параллельные. В последовательных АЛУ представляются в последовательном коде, а операции вып. последовательно во времени над отдельными разрядами.В параллельных АЛУ операнды представляются II кодом и операции совершаются параллельно над всеми разрядами операндов. По способу представления чисел различают АЛУ: для чисел с фиксированной точкой; для чисел с плавающей точкой; и десятичных чисел. По характеру использования элементов и узлов АЛУ делятся на блочные и многофункциональные.

В АЛУ операция алгебраического сложения сводит­ся к арифметическому сложению кодов чисел путем применения инверсных кодов — дополнительного или обратного для пред­ставления чисел..

Алгоритмы выполнения в АЛУ арифметических операций зависят от того, в каком виде хранятся в памяти ЭВМ числа в прямом или дополнительном.Алгебраическое сложение двоичных чисел с фиксированной точкой при использовании дополнительного кода для представления чисел. При выполнении операции сложения про изводится сложение двоичных кодов, включая разряды знаков. Операция алгебраического вычитания может быть сведена к изменению знака вычитаемого и опера­ции алгебраического сложения. .В ЭВМ операция умножения чисел с фиксированной точкой с помощью соответствующих алгоритмов сводится к операциям сложения и сдвига.При операции умножения целых чисел необходимо предусмотреть возможность формиро­вания в АЛУ произведения, имеющего двойную по сравнению с сомножителями длину. Для выполнения умножения АЛУ должно содержать регист­ры множимого, множителя и схемы формирования суммы частичных произведений — так называемый сумматор частич­ных произведений, в котором производится последовательное суммиро­вание частичных произведений.

Особенности операций десятичной арифметикиАрифметические операции над десятичными числами (сложение, вычитание, умножение, деление) выполняются по аналогии с операциям над целыми двоичными числами. Основой АЛУ десятичной арифметики является сумматор двоично-десятичных кодов. Такой сумматор, как правило, строится на основе двоичного путем добавления некоторых цепейОсобенности АЛУ микропроцессоровДля микро ЭВМ и микропроцессоров типичной является та­кая организация, при которой их внутренние регистры используются в различных целях. Часто собствен­ные регистры АЛУ (регистры, используемые только для выпол­нения арифметических и логических операций) в микропроцессо­рах отсутствуют. Это дает повод рассматривать АЛУ микропро­цессоров как комбинационную схему, выполняющую арифмети­ческие и логические операции над операндами, находящимися в регистрах микропроцессора. Результат операции засылается в некоторый регистр микропроцессора.

Подобные АЛУ входят в состав большинства микропроцес­соров: К580, К1810 и др.В процессе выполнения операций комбинационное АЛУ вза­имодействует с регистрами микропроцессора, являющимися обычно источниками и приемниками операндов для такого АЛУ, один и тот же регистр может рассматри­ваться и как источник, и как приемник информации.